Quanto pesa un litro di acqua liquida o ghiacciata? Perché il ghiaccio galleggia?

Dott Emilio Alessio Loiacono Medico Chirurgo Specialista in Medicina Estetica Roma PERDERE PESO ESTATE DIETA GHIACCIO Radiofrequenza Rughe Cavitazione Grasso Pressoterapia Linfodrenante Dietologo Cellulite Calorie Pancia Sessuologia Filler BotulinoPotrebbe sembrare una domanda banale, ed in teoria lo sarebbe, eppure a tutti noi può venire un dubbio di quelli a cui persino un bambino delle medie, che ha appena studiato il concetto di “densità”, potrebbe rispondere.

Quanto pesa un litro d’acqua?

La risposta è semplice: un litro di acqua pesa un chilogrammo, poiché la densità dell’acqua è uguale a uno. Questa era la risposta facile, ma per essere più precisi ricordiamo che in realtà 1 litro di acqua pesa in realtà leggermente meno di 1 kg, e cioè: 0,9999729 kg, questo alla pressione di 1 atmosfera e ad una temperatura di 3,98°. Una bottiglia da un litro d’acqua pesa comunque di più di 1 kg: non dimenticate infatti il peso della bottiglia che la contiene, che può essere di vetro o di plastica e può far aumentare il peso complessivo fino ad oltre 1 kg. C’è da dire che ovviamente il peso dell’acqua può variare anche in base alla sua purezza: basta la presenza anche di una piccola parte di un elemento disciolto in acqua, per far variare la sua densità e far pesare un litro di acqua, più o meno di un kg, motivo per cui un litro di acqua distillata pesa meno di un litro di acqua minerale o di acqua essenziale.

Quanto pesa un litro d’acqua ghiacciata?

Anche l’acqua ghiacciata ha lo stesso peso: se metti dell’acqua a ghiacciare nel freezer noterai che aumenta di volume, ma la sua massa, e quindi suo il peso, resta invariato: quello che varia è la sua densità, che diminuisce. In pratica anche un litro di acqua ghiacciata pesa un chilogrammo, ma occupa più spazio a parità di massa, motivo per cui la densità diminuisce e – se mettete una bottiglia di vetro nel frigo con dentro acqua – questa si potrebbe spaccare per la pressione che l’aumentato volume dell’acqua ghiacciata esercita sulle pareti. C’è da dire che di solito, gli oggetti solidi sono più densi dei liquidi, tuttavia il ghiaccio è un’eccezione: al contrario degli altri liquidi (le cui molecole sono chimicamente “ordinate” allo stato liquido e “disordinate” allo stato solido), l’acqua ha la particolarità di avere molecole “disordinate” allo stato liquido ed “ordinate” allo stato solido (ghiaccio). Come visibile dall’immagine in basso, il ghiaccio ha molecole che occupano più spazio e determinano una minore densità.

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Diversa disposizione delle molecole dell’acqua (a) allo stato liquido; (b) allo stato solido

Perché il ghiaccio galleggia?

Abbiamo appena detto che il ghiaccio è una eccezione: in che senso? Nella maggior parte dei casi il raffreddamento di un liquido determina un graduale aumento della sua densità fino a quando diventa solido ed a quel punto raggiunge la sua massima densità. L’acqua si comporta in modo diverso rispetto agli altri liquidi: raffreddandolo, la sua densità inizialmente aumenta, tuttavia, invece di raggiungere la massima densità quando il congelamento si blocca, raggiunge la massima densità a 4°. Raffreddare l’acqua oltre i 4 gradi inverte la tendenza e porta ad una diminuzione della sua densità a causa delle sue caratteristiche chimiche. A 0° un litro d’acqua ghiacciata pesa circa 0,9168 kg contro 0,9997 kg di un litro di acqua allo stato liquido; quando l’acqua diventa ghiaccio, ha quindi una densità inferiore all’acqua: l’acqua è 9% meno densa dell’acqua, quindi occupa 9% di spazio in più e, per il principio di Archimede, rimane a galla sull’acqua.

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Curiosità

Se si riempie completamente un bicchiere di acqua con un cubetto di ghiaccio che ci galleggia, quando il ghiaccio si scioglierà l’acqua traboccherà o no dal bicchiere? No: il cubetto di ghiaccio, sciogliendosi, non fa sollevare ulteriormente il livello dell’acqua, che quindi non traboccherà. Un cubo di ghiaccio, immerso nell’acqua, ne aumenta il livello poiché viene spostato un volume di acqua pari a quello della porzione di ghiaccio immersa. Poiché il ghiaccio ha una densità inferiore a quella dell’acqua liquida, non
tutto il blocchetto è immerso ma una parte, pari a meno di un decimo del volume totale, rimane al di fuori della superficie (si pensi per esempio agli iceberg, la cui
parte emersa è decisamente minore di quella sommersa). Man mano che il ghiaccio del
cubetto si scioglie, il volume di acqua spostata diminuisce e conseguentemente, il livello dell’acqua nel bicchiere dovrebbe a sua volta abbassarsi, tuttavia ciò non avviene poiché l’acqua del ghiaccio fuso va gradualmente ad aggiungersi all’acqua del bicchiere, facendo in modo che, nel complesso, il livello dell’acqua non diminuisca e non aumenti con il progressivo scioglimento del cubetto.

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